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Zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit gibt es vielfältige Messgeräte, die meist gezielt gebaut zur Untersuchung spezieller Stoffe konstruiert werden. Eine Anwendung dieser Messgeräte für andere Stoffe kann nur eingeschränkt bzw. nicht erfolgen, so dass die Erfassung der Wärmeleitfähigkeit verschiedener Medien in einer Apparatur nur sehr begrenzt möglich ist. Die Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit nach dem stationären Zweiplattenprinzip stellt sicherlich das am längsten erprobte Messverfahren dar. Aufgrund der durch das stationäre Messverfahren begründeten langen Messzeiten und der trotz aufwändiger Korrekturen bislang nicht ausreichenden Messgenauigkeit wird sie jedoch kaum als Standardtechnik eingesetzt. Die Methode bietet dennoch beachtliche Vorteile, wie beispielweise den einfachen geometrischen Aufbau. Die ebene Form des Messvolumens ermöglicht Messungen nicht nur an Fluiden und Schüttgütern, sondern auch an Feststoffen. Mit der oben angeordneten Heizplatte werden Messfehler durch freie Konvektion vermieden. Störeinflüsse durch Wärmeverluste, die an den Berandungen der bilanzierten Heizplatte auftreten, wurden durch eine Geometrieoptimierung der Apparatur behoben. Auch die Wärmeübertragung zwischen den beiden Messplatten durch Strahlung, die einen merklichen Anteil an der effektiv gemessenen Wärmeleitfähigkeit haben kann, wurde minimiert und im Auswerteverfahren berücksichtigt. Die optimale Einstellung und genaue Erfassung der Temperaturen, der geometrischen Parameter des Messvolumens und der Leistungsaufnahme der Heizplatte ermöglichen es, mit dem Verfahren die Wärmeleitfähigkeit von vielfältigen Medien mit einer absoluten Genauigkeit von besser als 5% zu bestimmen. Durch die Automatisierung des Messablaufes unter Vorgabe der Messparameter bleibt der Zeitaufwand für das Verfahren in einem vertretbaren Maß. In dieser Arbeit wird die technische Umsetzung der o.g. Ansätze an einer stationären Plattenapparatur vorgestellt. Die Beurteilung der Messgenauigkeit der Apparatur erfolgt durch Vergleich von experimentell gewonnenen Ergebnissen an Referenzfluiden mit entsprechenden Literaturdaten. Hiermit sowie anhand zusätzlicher Messungen an unterschiedlichen Stoffen wird die Einsetzbarkeit des entwickelten Messgerätes in wissenschaftlichen und industriellen Anwendungen demonstriert und bewertet. Außerdem werden Messungen an ionischen Flüssigkeiten vorgestellt, die zur Entwicklung eines einfachen Modells für die Vorhersage der Wärmeleitfähigkeit verwendet werden.
For the determination of the thermal conductivity various measuring instruments are available. These are usually constructed for special materials. The usability of such instruments for different materials is reduced and/or not possible. In general, there are only limited possibilities for the measurement of the thermal conductivity of different media with only one apparatus. The determination of the thermal conductivity with the parallel plate principle surely represents the method with the longest tradition. However, the long measuring time typical for steady-state methods and the insufficient measuring accuracy in spite of complex corrections are the main reasons for the fact that parallel plate instruments are hardly used as standard technology so far. Nevertheless, the method offers remarkable advantages such as the simple geometrical configuration. The planar form of the measuring volume allows measurements not only for fluids and bulk materials, but also for solid bodies. With the heating plate arranged at the top, measuring errors by free convection are avoided. Heat losses at the boundaries of the balanced heating plate can be minimized by a geometry optimization of the instrument. Also the interchange of heat between the surfaces of the heating and cooling plates by radiation, which can make up a considerable portion of the effectively measured thermal conductivity, could to be minimized and considered for data evaluation. Exact adjustment and determination of the temperatures, the geometrical parameters of the measuring volume, and the heating power for the heating plate allow absolute measurements of the thermal conductivity for many kinds of materials with an accuracy of better than 5%. By automation of the measuring routine, also the measurement time remains in reasonable dimensions. In this work, the technical implementation of a parallel plate instrument minimizing the above problems is presented. The measuring accuracy of the equipment is evaluated by comparison of experimental and literature data for reference fluids. Measurements for different materials demonstrate the applicability of the developed instrument in scientific and industrial applications. Furthermore, thermal conductivity data for ionic liquids measured with the new apparatus were used for the development of a simple prediction method of this thermo physical property for this special type of working fluids.